機(jī)械加工表面質(zhì)量概述(ppt47頁(yè))(已改無(wú)錯(cuò)字)
2023-02-26 06:39:42 本頁(yè)面
【正文】 要原因是： （ 1）冷態(tài)塑性變形 在切削力的作用下，已加工表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形。當(dāng)表面層在切削時(shí)受刀具后面的擠壓和摩擦影響較大時(shí)，表面層產(chǎn)生伸長(zhǎng)塑性變形，表面積趨于增大，此時(shí)里層金屬受到影響，處于彈性變形狀態(tài)。當(dāng)外力消失后，里層金屑趨向復(fù)原，但受到已產(chǎn)生塑性變形的表面層的限制，回復(fù)不到原來(lái)的狀態(tài)，因而在里層產(chǎn)生拉伸應(yīng)力、外層產(chǎn)生殘余壓縮應(yīng)力。同理，若表面層產(chǎn)生收縮性變形時(shí)，則由于基體金屬的影響，表面層特產(chǎn)生殘余拉伸應(yīng)力，而里層則產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力。 （ 2）熱態(tài)塑性變形 如圖所示，當(dāng)切削區(qū)溫度升高時(shí)，表面層受熱膨脹而產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，該應(yīng)力隨溫度增加而線性地加大，當(dāng)未達(dá)到 A點(diǎn)時(shí)就開(kāi)始冷卻，因未產(chǎn)生熱塑性變形而仍回至 O點(diǎn)，表面層不產(chǎn)生殘余應(yīng)力。 當(dāng)切削區(qū)溫度升高到達(dá) A點(diǎn)時(shí)，熱應(yīng)力達(dá)到材料的屈服強(qiáng)度值，若在 A點(diǎn)處溫度再升高至 TB，表面層產(chǎn)生熱塑性變形，熱應(yīng)力值將停留在材料在不同溫度時(shí)的屈服強(qiáng)度值處（ σB：材料在溫度 TB時(shí)的屈服強(qiáng)度），當(dāng)磨削完畢溫度下降時(shí)，熱應(yīng)力按原斜率（沿 BC線）下降，直到與基體溫度一致，即到達(dá) C點(diǎn)。加工后表面層將有殘余拉應(yīng)力。 溫度愈高，愈容易產(chǎn)生熱塑性變形，產(chǎn)生的殘余應(yīng)力也愈大，如下圖所示。殘余應(yīng)力的大小，除與溫度有關(guān)外，也與材料的特性有關(guān)，即與屈服極限的曲線及溫度升降的斜率有關(guān)。 （ 3）金相組織的變化 切削加工時(shí)，尤其是磨削加工時(shí)的高溫，會(huì)引起表面層金屬組織的相變。由于不同的金相組織有不同的比重，因此，不同的組織的體積也不相同。若表面層的體積增加時(shí)，由于受基體的影響，表面產(chǎn)生壓應(yīng)力。反之．表面層體積縮小時(shí)，則產(chǎn)生拉應(yīng)力。 2. 裂紋的產(chǎn)生 當(dāng)表面層的殘余拉應(yīng)力超過(guò)材料的強(qiáng)度極限時(shí)，零件表面就會(huì)產(chǎn)生裂紋。有的磨削裂紋也可能不在工件的外表面，而是在表面層下成為肉眼難于發(fā)現(xiàn)的缺陷。裂紋的方向常與磨削方向垂直（如圖所示）或呈網(wǎng)狀，裂紋的產(chǎn)生常與燒傷同時(shí)出現(xiàn)。 第四節(jié) 控制加工表面質(zhì)量的工藝途徑 一、減小殘余拉應(yīng)力、防止磨削燒傷和磨削裂紋的途徑 如上所述，殘余拉應(yīng)力、磨削燒傷和磨削裂紋對(duì)零件的使用性能影響很大。對(duì)磨削加工來(lái)說(shuō)，高的磨削溫度是引起這些缺陷的一個(gè)主要原因。所以只要減少磨削熱的產(chǎn)生或加速磨削熱的傳散，均可有效地減少上述缺陷的發(fā)生。 1. 選擇合理的磨削參數(shù) 磨削用量是影響殘余應(yīng)力和磨削裂紋的首要因素。提高工件速度和進(jìn)給速度可以減小殘余拉應(yīng)力，消除裂紋。但工件速度和進(jìn)給速度的提高受到表面粗糙度要求的限制。 減小磨削深度也可減小殘余應(yīng)力，當(dāng)磨削深度減小到一定值后可得到低殘余應(yīng)力的表面層。 另外，降低砂輪速度也可降低殘余拉應(yīng)力，但由于降低砂輪速度會(huì)影響磨削效率，故生產(chǎn)中一般不采用。 2. 選擇有效的冷卻方法 選擇合適的磨削液和冷卻方法可有效地降低磨削溫度。生產(chǎn)中常用高壓大流量冷卻、內(nèi)冷砂輪、加裝空氣檔板等方法來(lái)提高磨削液的冷卻效果，如圖所示。 二、采用冷壓表面強(qiáng)化工藝 表面強(qiáng)化工藝是通過(guò)對(duì)工件表面施加冷擠壓使之發(fā)生冷態(tài)塑性變形，從而提高其表面硬度強(qiáng)度，并形成表面殘余壓應(yīng)力的一種加工方法。通過(guò)冷擠壓，表面微觀不平度的波峰被壓平，因而表面粗糙度得到一定程度的減小。常用的表面強(qiáng)化工藝有滾壓強(qiáng)化、擠壓強(qiáng)化和噴丸強(qiáng)化。 1. 噴丸 對(duì)一些不規(guī)則表面或形狀復(fù)雜的表面，如彈簧、葉片、齒輪齒形面等，可采用噴九強(qiáng)化的方法。噴九強(qiáng)化是利用高速運(yùn)動(dòng)中的珠丸沖擊工件表面，使之塑件變形而產(chǎn)生冷硬層并形成殘余壓應(yīng)力的方法。珠丸大多采用直徑為 ～ 2mm的鋼丸（或玻璃丸），利用壓縮空氣或離心力將它們高速噴向加工表面。表面的內(nèi)曲率半徑小或要求粗糙度小時(shí)，宜采用小尺寸的鋼九。噴時(shí)速度一般為35m／ s～ 50m／ s，珠丸尺寸小時(shí)，噴射速度應(yīng)大些，以保證具有足夠的動(dòng)能。如圖所示。 2. 滾壓 滾壓強(qiáng)化是用可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的質(zhì)地很硬的滾子（常用硬質(zhì)合金制造）對(duì)工件表而均勻地施加壓力，使表而產(chǎn)生塑性變形而得以強(qiáng)化，并產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。滾壓加工一般在精車（精刨）后，直接在原機(jī)床上加裝液壓工具進(jìn)行。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，適用于規(guī)則表面，如外圓、內(nèi)孔和平面等的強(qiáng)化加工。 3. 擠壓 擠壓是對(duì)內(nèi)圓表面進(jìn)行強(qiáng)化的一種工藝，也稱為脹孔。它是用比孔徑略大一點(diǎn)的鋼球或擠壓工具，壓過(guò)被加工孔，使孔壁產(chǎn)生冷塑性變形而得以強(qiáng)化。擠壓可在車床或拉床上進(jìn)行。 生產(chǎn)中常用的滾壓和擠壓加工方法見(jiàn)下圖。 三、采用精密和光整加工 機(jī)械加工精度 ， 分 一般加工 、 精密加工 與 超精密加工 。 一般加工 是指加工誤差 10μm以上，表面粗造度值 ～ 。 精密加工 是指加工誤差 10～ ，表面粗造度值 ～ 。 精密加工 是指加工誤差小于 。
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